Введение к работе
. Актуальность темы
В настоящее время в области МГД-преобразования одной из основных задач является поиск путей повышения эффективной проводимости плазмы МГД-каналов.
Традиционный путь связан с вводом в поток различных ионизующих присадок /1,2/, облегчающих ионизацию, однако, неблагоприятен в экологическом отношении. Второе направление связано с искусственным созданием в плазме высокопроводящих слоев ( так называемые Т-слои ) /3,4/.
Данная работа продолжает исследования в рамках третьего направления, в котором используется неравновесно ионизованная плазма чистых инертных газов с самопроизвольно развивающимися неоднородностями (вследствие развития ионизационной неустойчивости ) . Преимущества этого способа связаны с отсутствием проблем , связанных с присадкой, а также с обнаруженным в предыдущих исследованиях безэлектродного короткозамкнутого Фарадеевского канала непрерывным ростом проводимости при увеличении магнитного поля / 5 /.
Содержанием данной работы является исследование параметров ионизационно неустойчивой плазмы МГД-канала при условии протекания не только кольцевого , но и радиального Холловского тока. Наличие Холловского тока и связанного с ним сьема энергии может существенно изменить как условия развития ионизационной неустойчивости, так и режимы протекания токов в канале, развитие которых, в конечном итоге, определяет эффективность выбранного способа преобразования. В случае организации в плазме условий, приводящих к возрастанию с магнитным полем эффективной проводимости , ее можно рекомендовать дна дальнейшего исследования в качестве перспективного рабочего тела МІ Д генераторов.
Работа имеет как прикладное, так и фундаментальное значение л/ь' физики и техники плазмы.
Целями представленной работы являлись :
Исследование поведения параметров плазмы дискового Холловского канала с неравновесной ионизацией в условиях развития ионизац' энной неустойчивости при изменении магнитного поля и коэффициентов нагрузки.
Определение влияния приэлектродных явлений на объемные процессы в плазме.
Выявление влияния протекания Холловского тока на условия развития ионизационной неустойчивости
Установление закономерности изменения эффективной
проводимости и снимаемой мощности с ростом маг итного поля за его критические значения со степенью закритичности около двух.
В процессе работы предполагалось:
1. "Провести серию экспериментов по влиянию развития ионизационной
неустойчивости и протекания через плазму Холловского тока на параметры
плазмы при юменениии магнитного поля в широком диапазоне
закритичности и приближении величин нагрузок к внутреннему
сопротивлению плазмы.
2. Измерить распределение потенциала в плазме и оценить влияние
приэлектродного падения потенциала на параметры плазмы в обьеме.
3. Выявить зависимость изменения эффективной проводимости и снимаемой
мощности от величины магнитного поля и коэффициента нагрузки.
Обьь..гы исследования:
В качестве обьекта исследования была выбрана ионизационно неустойчивая плазма инертного газа ( ксенон). Выбор ксенона обусловлен тем, что ок обладает достаточно низким потенциалом ионизации, а также является достаточно тяжелым для получения высоких чисел Маха в ударной трубе.
Холловский тип канала выбран с целью исследования протекания радиальных токов .Форма канала - дисковая. Газодинамические режимы были взяты на основаниии рекомендации предыдущих исследователей , как известные, на когооых в условиях данной установки может развиваться ионизационная неустойчивость. Для сравнения использовался режим.также и местный как устойчивый.
Научная новизна работы:
1. Впервые исследовано влияние развития ионизационной неустойчивости на
параметры плазмы чистого инертного газа с неравновесной ионизацией в
дисковом канале при условии протекания Холловского тока.
Обнаружено возрастание эффективной проводимости с ма-нитным полем.
-
Создана методика определения эффективной проводимости плазмы в ядре потока, вдали от электродов.
-
Обнаружено затягивание развития ионизационной неустойчивости с уменьшением нагрузки.
-
Определены механизмы замыкания токов через электрод для случая чистых инертных газов . Обнаружен режим нагружеиия, при котором ток через электрод протекает практически без призлектродного падения.
-
Оценено влияние призлектродного падения на параметры плазмы.
-
- На зависимости удельной мощности от коэффициента нагрузки наблюдается сдвиг координаты максимума мощности в сторону больших значений с магнитным полем. Максимальное значение мощности при развитии ионизационной неустойчивости значительно выше по сравнению с ситуацией замороженной ионизации.
Практическая значимость работы:
Практическая значимость работы заключается в обнаружении возрастания эффективной проводимости плазмы чистого инертного газа и снимаемой мощности с магнитным ппем при образовании в потоке ионизационных страт и возможности рекомендации к ее дальнейшему исследованию в качестве перспективного рабочего тела МГД-генераторов.
На защиту выносятся следующие положения :
-
Методика определения эффективной проводимости плазмы в ядре потока.
-
Установлено, что развитие ионизационной неустойчивости способствует увеличению эффективной проводимости с магнитным полем в ядре потока.
- б -
-
Обнаружено затягивание развития ионизационной неустойчивости с уменьшением нагрузки.
-
Оцене а степень влияния приэлектродных процессов на параметры плазмы.
Б. Установлен вид зависимости снимаемой мощности от коэффициента нагрузки. Координаты максимумов сдвинуты в сторону больших значений коэффициентов нагрузки. Значение максимальной мощности при развитии ионизационной неустойчивости выше по сравнению со случаем замороженной ионизации.
Апробация работы:
Результаты работы доложены на следующих международных конференциях, семинарах и симпозиумах:
1. семинаре " Проблемы преобразования энергии и рационального
использования органического топлива в энергетике" ( Киев, 1993)
2. Международной конференции по физике и технике плазмы { Минск,
1994)
3. 32-м Симпозиуме по инженерным аспектам магнитной
гидродинамики
(США, Питтсбург, 1994)
4. ЗЭ-м , Симпозиуме по инженерным аспектам магнитной
гидродинамики
(США, Туллахома, 1995).
Публикации : по материалам диссертации опубликованы 1 статья и тезисы 4 докладов в сборниках трудов различных конференций , семинаров и симпозиумов.
Структура и объем диссертации: